飛行模擬器液壓伺服系統(tǒng)動力學分析及其控制方法研究.pdf

1、飛行模擬器是在地面上模擬飛機在空中飛行和在地面上運動的一種仿真設備。與用真實飛機訓練駕駛員、進行飛行試驗相比，這種設備具有安全性、經濟性和無污染性等特點。在飛行模擬器各個組成部分中，六自由度運動系統(tǒng)具有極其重要的作用，它在計算機實時控制下可以提供六個自由度的瞬時過載動感。因此運動模擬系統(tǒng)性能優(yōu)劣直接關系到飛行模擬逼真度，而飛行模擬系統(tǒng)控制策略的研究是提高飛行模擬器運動性能的關鍵技術之一。因此深入研究飛行模擬系統(tǒng)控制策略，設計出合理的控制

2、器具有極其重要的意義。
　　在查閱國內外大量相關文獻基礎上，本文首先綜述了國內外飛行模擬器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，總結了飛行模擬器六自由度運動系統(tǒng)特點和各項關鍵技術的研究現(xiàn)狀，同時，對六自由度運動平臺在其他領域的應用做了簡要介紹。
　　針對六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)動力學的研究現(xiàn)狀，本文對運動學和動力學特性進行了較為深入的研究。采用達郎貝爾原理和等效力原理，提出了采用虛擬樣機技術的方法來分析驅動分支慣量對 Stewart平臺動力學

3、影響的方法，該方法可以定量地對問題進行分析，具有直觀、高效的優(yōu)點。另外該動力學的分析方法可推廣到其他類型的并聯(lián)機構。
　　本文對對稱閥控制非對稱缸液壓動力機構的負載流量和負載壓力進行了探討，然后從能量的角度對其特性進行了理論分析和研究，并提出了負載力作用面積的概念，建立了運動系統(tǒng)單通道動力機構的數(shù)學模型，推導出了動力機構的輸出位移、負載壓力和兩工作腔壓力的傳遞函數(shù)，并從穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種情況下，分析了影響壓力躍變的一些因素，并給出了減

4、小壓力躍變的一些方法。
　　為了提高系統(tǒng)的運動性能和實時性，對本實驗室的六自由度飛行模擬試驗樣機電控部分進行了改造，并采用了RTX實時擴展系統(tǒng)設計了控制軟件。針對液壓驅動六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)的控制問題，本文考慮了參數(shù)變化、負載變化以及交聯(lián)耦合等因素對系統(tǒng)產生的不確定性干擾，根據飛行模擬試驗樣機控制系統(tǒng)設計指標要求，利用定量反饋理論與傳統(tǒng)的PID控制相結合的方法設計了一種基于QFT(Quantitative Feedback

5、Theory)，定量反饋理論)的PID魯棒控制器，仿真和試驗結果證明，本文所采用的方法能夠較好地補償液壓動力機構非對稱性對系統(tǒng)性能的影響，提高了系統(tǒng)響應的快速性和抗負載干擾的能力，很大程度上抑制了通道間負載交聯(lián)耦合及參數(shù)時變和未建模動態(tài)等因素對系統(tǒng)所造成的不利影響，具有很強的魯棒性。
　　根據六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)的性能要求，本文針對試驗樣機設計了計算機控制系統(tǒng)及其控制軟件，通過對系統(tǒng)所進行的仿真和試驗研究，結果證明，本文設計